JP2019508639A - Proportional valve - Google Patents

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Abstract

この発明は比例弁(1)に係り、その際弁(1)が付勢要素(2)と圧力空気供給接続用の圧力空気接続部(5)と動作接続部(4)と排気接続部(3)を備えてなる。弁(1)は、相互に直列接続されていていずれも軸方向に動作可能な3個の弁体(7,8,9)、すなわち付勢要素(2)によって付勢される第1の弁体(7)と、前記第1の弁体(7)によって付勢される第2の弁体(8)と、前記第2の弁体(8)によって付勢される第3の弁体(9)を備える。比例弁(1)の基本状態において前記第1の弁体(7)を第2の弁体(8)からまた第2の弁体(8)は第3の弁体(9)から離間させるとともに弁(1)内において第1の弁体(7)と第2の弁体(8)の間で作用する第1のシールシート(25)と第3の弁体(9)とハウジング(15)の間で作用する第2のシールシート(26)を以下のような方式で形成および配置し、すなわち第1の弁体(7)が変位した際に付勢要素(2)とそれがカスケード状に作用する第1、第2および第3の弁体(7,8,9)の軸方向の位置設定が変化することによって動作接続部(4)を排気あるいは空気供給するか、または動作接続部(4)上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得る。  The invention relates to a proportional valve (1), wherein the valve (1) comprises an energizing element (2), a pressure air connection (5) for pressure air supply connection, an operation connection (4) and an exhaust connection ( 3) will be equipped. The valve (1) is connected in series with one another and is axially actuated by three axially movable valve bodies (7, 8, 9), ie a first valve biased by a biasing element (2) A body (7), a second valve body (8) biased by the first valve body (7), and a third valve body biased by the second valve body (8) 9). In the basic state of the proportional valve (1), the first valve body (7) is separated from the second valve body (8) and the second valve body (8) is separated from the third valve body (9). First seal sheet (25), third valve body (9) and housing (15) acting between the first valve body (7) and the second valve body (8) in the valve (1) Form and arrange the second seal sheet (26) acting between them in the following manner, ie, when the first valve body (7) is displaced, the biasing element (2) and it cascaded Or venting the working connection (4) by changing the axial positioning of the first, second and third valve bodies (7, 8, 9) acting on the valve or the working connection (4) Different switching states can be set to hold the pressure present above.

Description

この発明は、特に気圧式アクチュエータを付勢するための比例弁に係り、その際弁が付勢要素と圧力空気供給接続用の圧力空気接続部と動作接続部と排気接続部を備える。   The invention relates in particular to a proportional valve for biasing a pneumatic actuator, wherein the valve comprises a biasing element, a pressure air connection for the pressure air supply connection, an operating connection and an exhaust connection.

この種の弁は多様な方式で先行技術によって知られている。比例弁として、気圧弁の接続のために設けられた動作接続部に可能な限り正確に調節可能な(空気)圧力を供給するように適する必要がある。そのため付勢要素を使用して弁を適宜に付勢することによって通常異なった弁位置に移動させ、それによって動作接続部を選択的に圧力供給あるいは排気と通流可能に結合するか、または(動作接続部に存在する圧力を保持するために)両方から遮断する。その際比例弁として、動作接続部に接続された弁の完全な吸気と完全な排気の間の中間位置も可能にする必要がある。
明確化のために、本願において気圧式アクチュエータとして任意の気圧付勢可能なアクチュエータを理解することができ、特に気圧駆動装置と理解し得るものとする。
Valves of this kind are known from the prior art in various ways. As a proportional valve, it must be suitable to supply as adjustable as possible an (air) pressure to the operating connection provided for the connection of the pneumatic valve as accurately as possible. The biasing element is therefore used to move the valve normally to different valve positions by appropriately biasing the valve, thereby selectively coupling the operative connection to the pressure supply or exhaust, or ( Disconnect from both to maintain the pressure present at the working connection. As a proportional valve, it is also necessary to allow an intermediate position between the complete intake and the complete exhaust of the valve connected to the operating connection.
For the sake of clarity, any pressure activatable actuator can be understood in the present application as a pneumatic actuator, in particular as a pneumatic drive.

上述した種類の比例弁はその構造型式および稼働の点において比較的高コストである。   Proportional valves of the type described above are relatively expensive in terms of their construction and operation.

従来の技術においてしばしばいわゆるスライド弁が用いられ、それによれば少なくとも1個の直線摺動可能な弁体がそれの位置に応じてその弁体の側方に配置されていて気流に影響を及ぼす開口を(完全にあるいは部分的に)開放するかまたは閉鎖する。しかしながらここで弁座の場合と異なって通流を有効に遮断するシールシートが欠如するため精密な使用状況において問題になる漏出を常に考慮する必要があり、そのことを本発明の枠内において可能な限り低減するかまたは完全に防止すべきである。   In the prior art, so-called slide valves are often used, according to which at least one linear slidable valve body is arranged laterally of the valve body depending on its position and an opening which influences the air flow Open or close (fully or partially). However, unlike in the case of the valve seat, it is always necessary to take into account the leaks which become a problem in precise use situations due to the lack of a sealing sheet which effectively blocks the flow, which is possible within the scope of the invention It should be reduced as much as possible or completely prevented.

さらにドイツ国特許出願公開第102012017713号(A1)明細書により同種の比例弁がポジショナの形式で既に知られており、それにおいては(付勢要素として作用する前段によって付勢される)出力ステージがバネによって予荷重された2個のポペットバルブを圧力−路程変換器として備え、それらに共通の制御空間から圧力が付加され、異なった切換状態を実現するために制御空間内に存在する圧力を上昇させることによって連続的に付勢される。共通の制御空間の異なった面上に配置すべきポペットバルブのため、ドイツ国特許出願公開第102012017713号(A1)明細書に開示されたポジショナは決して小さいと言えない構造容積を有し、本発明によってそれを小型化することが必要とされる。   Furthermore, from DE 10 2012 0177 13 A1 a proportional valve of the same kind is already known in the form of a positioner in which the power stage (which is actuated by the former acting as a biasing element) is A spring-loaded two poppet valves are provided as pressure-to-path transducers, to which pressure is applied from a common control space and to increase the pressure present in the control space in order to realize different switching states It is continuously energized by Due to the poppet valves to be arranged on different sides of the common control space, the positioner disclosed in DE 10 2012 0177 13 A1 has a structural volume which can never be small and the invention To make it smaller.

米国特許第2850330号明細書により連結車を伴ったトラクタのブレーキシステム内で使用される弁群が知られており、それによれば2個の弁を形成しながら相互に直列接続されていていずれも軸方向に動作可能でありかつカスケード状に調節可能な合計3個の弁体が設けられる。その際第1の弁を使用して連結車のブレーキシステムの第1の動作接続部を選択的に排気するかまたはトラクタ側の圧力空気接続部と結合することができ、他方第2の弁を使用して連結車のブレーキシステムの第2の緊急動作接続部を選択的に排気するかまたはトラクタ側の第2の緊急圧力空気接続部と結合することができる。第1の弁体の位置の変化によって対応する動作接続部が排気される第1の切換状態から対応する動作接続部がトラクタ側の圧力空気接続部と結合される第2の切換状態へ移行する。   U.S. Pat. No. 2,850,330 discloses a valve group for use in a brake system of a tractor with an articulated vehicle, whereby it is connected in series with one another to form two valves. A total of three axially movable and cascadable adjustable valve bodies are provided. The first valve can then be used to selectively exhaust the first working connection of the brake system of the articulated vehicle or to be coupled with the tractor-side pressure air connection, while the second valve The second emergency operation connection of the brake system of the articulated vehicle can be selectively vented or coupled to a second emergency pressure air connection on the tractor side. A transition from the first switching state in which the corresponding operating connection is exhausted by a change in the position of the first valve body to a second switching state in which the corresponding operating connection is coupled with the tractor-side pressure air connection .

前述した背景から本発明の目的は、特に可能な限り小さな(側方の)構造容積しか必要とせず同時に極めて簡便な方式で安全かつ正確に動作することができる、冒頭に述べた種類の改良された比例弁を提供することである。   From the above background it is an object of the present invention to improve the kind mentioned at the outset, which in particular requires only the smallest possible (lateral) construction volume and at the same time can operate safely and accurately in a very simple manner Providing a proportional valve.

前記の課題は請求項1に係る比例弁によって解決される。その種の弁の好適な構成形態は従属請求項および後述する詳細な説明によって明らかさにされる。   The problem is solved by the proportional valve according to claim 1. Preferred configurations of such a valve are revealed by the dependent claims and the detailed description which follows.

本発明に係る弁において冒頭に述べた特徴に加えて、相互に直列接続されていていずれも軸方向に動作可能な3個の弁体、すなわち
− 付勢要素によって付勢される第1の弁体と、
− 前記第1の弁体によって付勢される第2の弁体と、
− 前記第2の弁体によって付勢される第3の弁体を弁が備え、
In addition to the features mentioned at the outset in the valve according to the invention, the first valve which is connected in series with one another and which is axially actuable by three valve bodies, ie-by means of a biasing element. Body,
-A second valve body biased by said first valve body,
The valve comprises a third valve body biased by said second valve body,

その際比例弁の基本状態において前記第1の弁体を第2の弁体からまた第2の弁体は第3の弁体から離間させるとともに弁内において第1の弁体と第2の弁体の間で作用する第1のシールシートと第3の弁体とハウジングの間で作用する第2のシールシートを以下のような方式で形成および配置し、すなわち第1の弁体が変位した際に付勢要素とそれがカスケード状に作用する第1、第2および第3の弁体の軸方向の位置設定が変化することによって排気接続部との結合を通じて動作接続部を排気するか、圧力空気接続部との結合を通じて動作接続部に空気供給するか、または排気接続部と圧力空気接続部の両方からの動作接続部の遮断を通じて動作接続部上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得るように形成および配置する。   In this case, in the basic state of the proportional valve, the first valve body is separated from the second valve body and the second valve body is separated from the third valve body, and the first valve body and the second valve in the valve The first seal sheet acting between the bodies and the second seal sheet acting between the third valve body and the housing were formed and arranged in the following manner, that is, the first valve body was displaced Evacuating the active connection through coupling with the exhaust connection by changing the axial positioning of the biasing element and the first, second and third valve bodies which it acts in cascade. Differently for supplying air to the working connection through coupling with the pressure air connection or for maintaining the pressure present on the working connection through blocking of the working connection from both the exhaust connection and the pressure air connection And can be set to set the To location.

従って上述した先行技術と異なって本発明によれば、圧力−路程変換器の構成要素である2個のポペットバルブが共通の制御空間内の圧力によって付勢されることはなく、むしろ弁内の流体通流に影響を及ぼす弁体のカスケード状の調節が実行され、その際第1の弁体は付勢要素によって付勢されその第1の弁体に対して後置接続された各弁体が連続的に(特に純粋に機械的に)それぞれ前置された弁体によって付勢される。全ての3個の弁体について付勢方向を軸方向にするため、本発明に係る弁のために必要な構造容積は(特に弁体の動作方向に対して横断する方向において)極めて小型化し得ることが明らかである。   Thus, unlike the prior art described above, according to the invention, the two poppet valves which are components of the pressure-path converter are not energized by the pressure in the common control space, but rather in the valves. A cascaded adjustment of the valve bodies which influences the fluid flow is carried out, wherein the first valve body is biased by the biasing element and each valve body connected back to the first valve body Are energized continuously (especially purely mechanically) by means of the respective predeter- mined valve body. In order to make the biasing direction axial for all three valve bodies, the structural volume required for the valve according to the invention can be extremely miniaturized (especially in a direction transverse to the operating direction of the valve bodies) It is clear.

さらに、弁内部にそれぞれ少なくとも1個の弁体と共働作用する2個のシールシートを具備することができるという事実のため極めて漏出が少ないあるいは漏出が無い動作を保証することができ、そのことが特に動作接続部に存在する圧力を保持する際に大きな利点になるとともに弁の気圧エネルギー消費を最小限に抑制する。さらに、本発明に係る弁は極めて高い制御特性をもって比例式に動作することができる。本発明に係る弁のカスケード状の変位性のため、「完全空気供給」と「完全排気」の間に(任意の)中間位置を有効に設定することができ、それによって特に気圧弁あるいは駆動装置の制御に際して高い位置精度の達成が可能になる。   In addition, very little or no leakage operation can be ensured due to the fact that two sealing sheets can be provided inside the valve, each of which is associated with at least one valve body, Is a great advantage, in particular in maintaining the pressure present at the operating connection, while minimizing the pressure energy consumption of the valve. Furthermore, the valve according to the invention can operate proportionally with very high control properties. Because of the cascade-like displaceability of the valve according to the invention, an (optional) intermediate position can be set effectively between "full air supply" and "full exhaust", whereby in particular a pressure valve or drive It is possible to achieve high positional accuracy when controlling the

本発明の好適な構成形態において、本発明に係る弁の第1の弁体を付勢するために第1の弁体に作用する付勢要素は液圧式、気圧式、あるいは電気機械式の原理によって動作することができる。   In a preferred embodiment of the invention, the biasing element acting on the first valve body to bias the first valve body of the valve according to the invention is hydraulic, pneumatic or electromechanical in principle Can be operated by

しかしながら特に全体的に可能な限り少ない(電気および気圧)エネルギー消費を達成するために、制御圧力空間を介して第1の弁体と共働作用する気圧式のパイロット弁として付勢要素を形成することが好適である。その際例えば好適なパイロット弁が記載された欧州特許出願公開第0943812号(A1)明細書に開示されているように、パイロット弁が圧電屈曲アクチュエータを含むことが極めて省エネルギー型の構成方式として有利である。   However, in particular in order to achieve the lowest possible (electrical and barometric) energy consumption overall, the actuating element is formed as a pneumatic pilot valve which cooperates with the first valve body via the control pressure space. Is preferred. In that case it is advantageous as a very energy-saving configuration that the pilot valve comprises a piezo-electric flex actuator, as disclosed for example in EP-A-0 949 812 A1 in which the preferred pilot valve is described. is there.

従って本発明に係る弁は(特に3個の弁体を含む)出力段を有する気圧式のポジショナとみなすことができ、その際第1の弁体を付勢要素として作用するパイロット弁によって付勢する。パイロット弁は(比例式の)3/2ウェイバルブとして形成することが極めて好適である。   The valve according to the invention can thus be regarded as a pneumatic pressure positioner with an output stage (in particular comprising three valve bodies), wherein it is biased by means of a pilot valve which acts as a biasing element on the first valve body. Do. It is highly preferred that the pilot valve be configured as a (proportional) 3 / 2-way valve.

本発明の好適な追加構成においてさらに、軸方向に延在していてかつ軸方向の中空部を有する薄膜プレートシャフトを備えた薄膜プレートによって本発明に係る弁の第1の弁体を形成し、その際前記薄膜プレートをバネによって制御圧力空間の方向に予荷重するとともに軸方向の位置を調節するために第1の薄膜と連動結合させ、その薄膜の片面側に制御圧力空間内に予設定された(パイロット弁によって制御された)制御圧力が付加される。   In a further preferred embodiment of the invention, the first valve body of the valve according to the invention is formed by a thin-film plate provided with a thin-film plate shaft axially extending and having an axial hollow portion, The membrane plate is preloaded by means of a spring in the direction of the control pressure space and interlocked with the first membrane in order to adjust the axial position, and is preset in the control pressure space on one side of the membrane. Control pressure (controlled by the pilot valve) is applied.

従って制御圧力が制御圧力空間側で第1の薄膜に作用してその第1の薄膜がそれの両側で設定される差圧に従って変形し、さらにそれによって(薄膜プレートを介して第1の薄膜と結合された)第1の弁体の第2の弁体の方向への付勢、すなわち軸方向の摺動が実行される。   Thus, the control pressure acts on the first membrane on the control pressure space side so that the first membrane deforms according to the differential pressure set on both sides of it, and thereby (with the first membrane via the membrane plate) Biasing, i.e. axial sliding, of the coupled first) valve body in the direction of the second valve body is performed.

本発明の別の好適な追加構成によれば、第2の弁体がバネによって第1の弁体を指向する方向に予荷重されたバルブプランジャによって形成され、そのバルブプランジャは前記第1の弁体の軸方向の位置に従って薄膜プレートシャフトから離間するかあるいは接合し、その際薄膜プレートシャフトとバルブプランジャの間の接触面内に第1のシールシートが形成される。その際バルブプランジャの方向に指向する薄膜プレートシャフトの(自由)端部の側部あるいは薄膜プレートシャフトの方向に指向するバルブプランジャの端部上のいずれかにシール面を形成することが好適であり、そのシール面が対応するバルブプランジャあるいは薄膜プレートシャフトのシール縁部と共にシールシートを形成する。   According to another preferred additional configuration of the invention, the second valve body is formed by a valve plunger which is preloaded in the direction towards the first valve body by means of a spring, which valve plunger is said first valve. Depending on the axial position of the body, it is separated or joined from the membrane plate shaft, whereby a first sealing sheet is formed in the contact surface between the membrane plate shaft and the valve plunger. It is then preferable to form a sealing surface either on the side of the (free) end of the membrane plate shaft pointing in the direction of the valve plunger or on the end of the valve plunger pointing in the direction of the membrane plate shaft. The sealing surface forms a sealing sheet with the corresponding sealing edge of the valve plunger or membrane plate shaft.

本発明の枠内において第3の弁体はソケット要素によって有効に形成することができ、そのソケット要素は前記バルブプランジャを指向する方向においてバネによって第2のシールシートに対して予荷重されるとともにソケット要素上に接合するバルブプランジャを軸方向に摺動させることによって第2のシールシートから持ち上げることができる。   Within the framework of the present invention, the third valve body can be effectively formed by a socket element, which is preloaded against the second sealing sheet by the spring in the direction towards the valve plunger The valve plunger, which is joined on the socket element, can be lifted from the second seal seat by sliding axially.

従って全体的に本発明に係る弁のカスケード状の調節可能性が達成され、その際特に制御圧力空間が排気されている場合に設定される基本位置において第1の弁体(薄膜プレートおよびシャフト)が第2の弁体(バルブプランジャ)から、また第2の弁体(バルブプランジャ)が第3の弁体(ソケット要素)からいずれも離間する。従って本発明に係る弁の動作に際し、付勢要素によってまず第1の弁体(薄膜プレートおよびシャフト)を、第1のシールシートを形成する接触面の領域内で第2の弁体と相互に接触するまで、バネ予荷重に対抗して第2の弁体(バルブプランジャ)の方向に摺動させる。続いて付勢要素によって第1の弁体をさらに摺動させることにより第2の弁体(バルブプランジャ)が第3の弁体(ソケット要素)に接合するまで第1および第2の弁体を共に第3の弁体の方向に摺動させ、その後弁体のさらなる操作によって第2のシールシートに対してバネによって予荷重されている第3の弁体をその第2のシールシートから持ち上げることができる。   Overall, therefore, the cascaded adjustability of the valve according to the invention is achieved, in particular in the basic position set in particular when the control pressure space is evacuated (the membrane plate and shaft) Is spaced apart from the second valve body (valve plunger) and the second valve body (valve plunger) from the third valve body (socket element). Thus, during operation of the valve according to the invention, the biasing element first causes the first valve body (membrane plate and shaft) to interact with the second valve body in the region of the contact surface forming the first sealing sheet. It slides against the spring preload in the direction of the second valve body (valve plunger) until it contacts. Subsequently, the first valve body is further slid by the biasing element so that the first and second valve bodies are joined until the second valve body (valve plunger) is joined to the third valve body (socket element). Sliding together in the direction of the third valve body and then lifting the third valve body, which is preloaded by the spring against the second seal sheet by further manipulation of the valve body, from the second seal sheet Can.

その際動作接続部と排気接続部の流体接続が(基本位置から開始して)第1の弁体が第2の弁体と気密に接合するまで有効に保持される。その軸方向位置以降に形成される動作接続部上に存在する圧力を保持するような切換状態は、(基本位置において形成される第2の弁体と第3の弁体の間の距離によって設定される)所与の摺動路程にわたって有効となり、第2の弁体が第3の弁体に接合して第3の弁体が第2のシールシートから持ち上がるまで保持される。続いて弁は動作接続部に空気供給するような切換状態となる。   The fluid connection of the actuating connection and the exhaust connection is then effectively maintained (starting from the basic position) until the first valve body is airtightly joined to the second valve body. The switching state which holds the pressure present on the working connection formed after that axial position is set by the distance between the second valve body and the third valve body formed in the basic position And the second valve body is joined to the third valve body and held until the third valve body lifts from the second seal sheet. The valve is then switched to supply air to the actuating connection.

本発明の好適な追加構成によれば、第1および/または第2のシールシートを形成するか、および/またはそれらと共働作用する表面を、漏出率を調節するためにおよび/または制御特性を改善するためにポリマー材料から形成し、特に必要に応じてシール相手と異なった弾力性を有するポリマー材料によって形成する。そのことによって特に、弁の比例動作のために必要な中間位置の点に関して極めて繊細な変位を達成することができる。   According to a preferred additional configuration of the invention, the surfaces forming and / or cooperating with the first and / or second sealing sheets are adjusted to control the rate of leakage and / or control properties. In order to improve the quality of the material, it is in particular made of a polymer material which has a different elasticity than the sealing partner as required. This makes it possible to achieve very delicate displacements, in particular with regard to the point of the intermediate position required for proportional operation of the valve.

本発明によればさらに、排気接続部が弁の恒常的に排気される排気空間に接続し、その排気空間は薄膜プレートシャフトがバルブプランジャに接合していない場合に薄膜プレートシャフトの軸方向の中空部を介して動作接続部と流体動作的に結合され、また薄膜プレートシャフトがバルブプランジャに気密に接合する場合は動作接続部から流体動作的に切断されることが好適である。   According to the invention, furthermore, the exhaust connection is connected to the permanently evacuated exhaust space of the valve, which exhaust space is axially hollow of the membrane plate shaft when the membrane plate shaft is not joined to the valve plunger. It is preferred that the section be fluidly coupled to the operative connection and that the membrane plate shaft be fluidly disconnected from the operative connection if the membrane plate shaft is hermetically sealed to the valve plunger.

加えて、排気空間を第1の薄膜と第2の薄膜によって仕切り、その際(軸方向の中空部を有する)薄膜プレートシャフトがそれの自由端部によって軸方向に第2の薄膜を貫通するよう好適に構成することができる。従って、(バルブプランジャから離間することによって薄膜プレートシャフトの軸方向の中空部が開放されているかあるいはバルブプランジャに気密に接合することによって遮断されているかに応じて)排気空間と動作接続部の間の流体通流性の接続を形成するかあるいは遮断することができる。   In addition, the exhaust space is partitioned by the first membrane and the second membrane, whereby the membrane plate shaft (with an axial hollow) penetrates the second membrane axially by its free end. It can be suitably configured. Thus, between the exhaust space and the working connection (depending on whether the axial hollow of the membrane plate shaft is open by separating it from the valve plunger or shut off by sealing it airtight to the valve plunger) Fluid flow connections can be formed or shut off.

さらに、弁の動作接続部と結合された動作圧力空間を第2の薄膜と第2のシールシートによって仕切り、その際薄膜プレート、バルブプランジャ、およびソケット要素の位置状態に応じて前記動作圧力空間が圧力空気接続部あるいは排気接続部と流体通流性に結合されるかまたは圧力空気接続部および排気接続部から遮断されるように構成することが好適である。   Furthermore, the working pressure space coupled with the working connection of the valve is partitioned by the second membrane and the second sealing sheet, wherein the working pressure space is dependent on the position of the membrane plate, the valve plunger and the socket element. It is preferred that the pressure air connection or the exhaust connection be fluidly coupled or be configured to be isolated from the pressure air connection and the exhaust connection.

薄膜プレートおよび/またはソケット要素をバネによって予荷重するために、その薄膜プレートおよび/またはソケット要素を予荷重するバネ要素がいずれも弁のハウジング上で支承されることが好適である。   In order to preload the membrane plate and / or the socket element with a spring, it is preferred that both the membrane plate and / or the spring element which preloads the socket element be supported on the housing of the valve.

その際、薄膜プレートの中央軸(ならびに薄膜プレートシャフト)に対していずれも等距離に配置されるとともにそれぞれ対ごとに等角にずらせて弁のハウジング上に支承された少なくとも3本のバネ要素によって薄膜プレートを予荷重するよう極めて好適に構成することができる。従って3本のバネ要素を有する場合はそれぞれ120°ずれることが好適である。また、4本のバネ要素を有する場合はそれぞれ90°ずれ、それ以上の場合も同様である。   By means of at least three spring elements which are all arranged equidistantly to the central axis of the membrane plate (as well as the membrane plate shaft) and are equiangularly offset from one another in pairs. It can be very suitably configured to preload the membrane plate. Therefore, in the case of having three spring elements, it is preferable to shift each by 120 °. Moreover, when it has four spring elements, it each shifts | deviates 90 degrees, and the same may be said of the case beyond it.

本発明の枠内においてさらに、第2の薄膜が(軸方向に誘導される)薄膜プレートシャフトを半径方向で固定するように好適に作用する。そのため本発明に係る弁の別の好適な追加構成によれば、薄膜プレートが特に薄膜プレートシャフトの領域内で第2の薄膜と結合され、その際第2の薄膜は軸方向に誘導される薄膜プレートを半径方向で支承するよう作用する。   Within the framework of the present invention, the second membrane preferably also acts to radially fix the (axially induced) membrane plate shaft. Therefore, according to another preferred additional configuration of the valve according to the invention, the membrane plate is combined with the second membrane, in particular in the region of the membrane plate shaft, wherein the second membrane is an axially derived membrane Act to radially support the plate.

本発明のさらに別の好適な追加構成によれば、バルブプランジャのバネ予荷重に関してソケット要素上に支承されたバネによってバルブプランジャが薄膜プレートシャフトの方向に予荷重されるよう構成する。そのことによって、バルブプランジャが既にソケット要素上に接合している場合に3個すべての弁体をさらに摺動させるために前記バルブプランジャを予荷重するバネ要素をそれのバネ圧力に逆行してさらに圧縮させる必要が無くなるという利点が得られる。従ってバルブプランジャを予荷重するバネ要素は、第1、第2、および第3の弁体をさらに摺動する際に超越すべきバネ圧力のさらなる増加を負担しない。従って、ハウジング上におけるバルブプランジャのバネの支承に際して必要となるものに比べて第2のシールシートから第3の弁体を持ち上げる際にはより少ない制御圧力空間内における制御圧力の上昇しか必要とならないため、本発明に係る弁の制御特性をさらに改善させることができる。   According to yet another preferred additional configuration of the invention, the valve plunger is preloaded in the direction of the membrane plate shaft by a spring supported on the socket element with respect to the spring preload of the valve plunger. Thereby, the spring element, which preloads the valve plunger to further slide all three valve bodies in case the valve plunger is already joined on the socket element, is countered to its spring pressure It has the advantage of eliminating the need for compression. Thus, the spring element preloading the valve plunger does not bear a further increase in the spring pressure to be overcome when further sliding the first, second and third valve bodies. Therefore, only a small increase in control pressure in the control pressure space is required to lift the third valve body from the second seal seat compared to what is required for bearing the valve plunger spring on the housing Therefore, the control characteristics of the valve according to the present invention can be further improved.

本発明のさらに別の好適な構成形態によれば、付勢されていない状態のバルブプランジャは第2のシールシートに接合するソケット要素から所与の摺動距離分離間する。それによって、特に本発明に係る比例弁の動作接続部上に特定の圧力を維持するために設定された切換状態を、動作接続部の空気供給および排気のための他の両方の切換状態から明確に区別することができ、それによっても弁の制御特性が改善される。   According to yet another preferred form of the invention, the non-biased valve plunger is separated by a given sliding distance from the socket element joined to the second sealing sheet. Thereby, in particular the switching states set to maintain a specific pressure on the operating connection of the proportional valve according to the invention are clear from both the other switching states for air supply and exhaust of the operating connection. Can also be used to improve the control characteristics of the valve.

本発明の枠内においてさらに、薄膜プレートを予荷重するバネ要素とバルブプランジャを予荷重するバネ要素とソケット要素を予荷重するバネ要素が互いに異なっていてかつ相互に調整されたバネ特性曲線をそれぞれ有することが好適であり、その理由はそれによって弁の制御特性を極めて良好に各時点の要求性能に適合させ得るためである。カスケード状の調節の観点から、ソケット要素を予荷重するバネ要素のバネ剛性がバルブプランジャを予荷重するバネ要素のバネ剛性に比べて高くなり、またバルブプランジャを予荷重するバネ要素のバネ剛性は薄膜プレートを予荷重するバネ要素のバネ剛性に比べて高くなるようにすることが極めて好適である。   Furthermore, in the frame of the invention, the spring element preloading the membrane plate, the spring element preloading the valve plunger and the spring element preloading the socket element are different and mutually coordinated spring characteristic curves. It is preferable to have it because it allows the control characteristics of the valve to be adapted very well to the required performance at each point in time. From the perspective of cascaded adjustment, the spring stiffness of the spring element preloading the socket element is higher than the spring stiffness of the spring element preloading the valve plunger, and the spring stiffness of the spring element preloading the valve plunger is It is highly preferred that the membrane plate be made higher than the spring stiffness of the prestressing spring element.

さらに本発明の好適な構成形態によれば、本発明に係る弁がパイロット弁の気圧入力上に存在する圧力を調節するための圧力調整器を備え、その際特に前記パイロット弁の入力上に存在する圧力は圧力空気接続部に接続する圧力空気供給源から分流あるいは流入させるものとすることもできる。   Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, the valve according to the invention comprises a pressure regulator for adjusting the pressure present on the pressure input of the pilot valve, in particular on the input of said pilot valve The pressure may be diverted or introduced from a pressure air supply connected to the pressure air connection.

本発明に係る弁の一実施例を示した断面図である。It is a sectional view showing one example of a valve concerning the present invention.

図1の実施例において第1の弁体を予荷重するバネ要素の構成を概略的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed roughly the structure of the spring element which pre-loads a 1st valve body in the Example of FIG.

次に、本発明に係る弁の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。   An embodiment of the valve according to the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1には本発明に係る比例弁1の実施例が示されており、気圧式のパイロット弁31の形式の付勢要素2を備える。パイロット弁31の構造については後述において詳細に説明する。   An embodiment of a proportional valve 1 according to the invention is shown in FIG. 1 and comprises a biasing element 2 in the form of a pneumatic pilot valve 31. The structure of the pilot valve 31 will be described in detail later.

弁1はさらに、排気接続部3と、弁1によって付勢する気圧弁(図示されていない)に接続するための動作接続部4と、例えば8バールである所与の気圧を有する圧力空気供給源に対する接続部5を備える。さらに圧力調整器6を備え、それによって圧力空気供給のための接続部5上に存在する圧力からそれより低い圧力、例えば1.2バールを、付勢要素2として機能する気圧式のパイロット弁のための初期圧力として生成することができる。圧力調整器は先行技術において広く知られているとともにその具体的な構成は本発明の視点において重要でないため、それの機能方式の詳細な説明は省略する。   The valve 1 further comprises a working connection 4 for connection to an exhaust connection 3 and a pressure valve (not shown) biased by the valve 1 and a pressure air supply having a given pressure, for example 8 bar. A connection 5 to the source is provided. Furthermore, a pneumatic pilot valve is provided which comprises a pressure regulator 6, whereby a pressure lower than the pressure present on the connection 5 for the pressure air supply, for example 1.2 bar, as the actuating element 2. Can be generated as an initial pressure. Since the pressure regulator is widely known in the prior art and its specific configuration is not important from the point of view of the present invention, a detailed description of its functional scheme is omitted.

弁1はさらに、相互に連続して接続されいずれも矢印Rに従って軸方向に移動可能な3個の弁体7,8,9を備える。   The valve 1 further comprises three valve bodies 7, 8, 9 which are connected in series to one another and can be axially displaced in accordance with the arrow R in each case.

その際(図1で最上にある)第1の弁体7が薄膜プレート10、ならびに軸方向の中空部12を有する薄膜プレートシャフト11を備える。   The first valve body 7 (topmost in FIG. 1) then comprises a membrane plate 10 as well as a membrane plate shaft 11 with an axial hollow 12.

薄膜プレート10は(この場合機械的連結によって)第1の薄膜13と動作接続し、その際前記第1の薄膜13と薄膜プレート10の上方に制御圧力空間14が形成される。制御圧力空間14内に存在する気圧は付勢要素2として機能するパイロット弁2によって制御される。さらに、(薄膜プレート10および薄膜プレートシャフト11によって形成された)第1の弁体7が制御圧力空間14を指向する(軸)方向においてバネによって予荷重される。そのため図示された実施例において弁1のハウジング15上に支承された合計3個のバネ要素16を備え、図1においてそのうち1個が断面図内(中央軸Mの左側)に存在し、残りの両方のバネ要素(そのうち1個のみが図1で確認可能)はこの断面の手前あるいは奥に存在する。それら3個のバネ要素16はいずれも中央軸Mに対して等距離(すなわち等しい半径方向の距離)に配置され、また中央軸Mに対して垂直に延在する平面内で(中央軸M周りで)対ごとにいずれも120°の等しい角度αをもって相互にずれて配置され、従って軸方向の中央軸Mに関して完全に対称性の第1の弁体7の制御圧力空間14の方向への予荷重が達成される。図2には、それら合計3個のバネ要素16の対称性の配置が示されている。   The membrane plate 10 is in operative connection with the first membrane 13 (in this case by mechanical connection), whereby a control pressure space 14 is formed above the first membrane 13 and the membrane plate 10. The air pressure present in the control pressure space 14 is controlled by the pilot valve 2 acting as the actuating element 2. Furthermore, the first valve body 7 (formed by the membrane plate 10 and the membrane plate shaft 11) is preloaded by the spring in the (axial) direction pointing towards the control pressure space 14. For this purpose, in the embodiment shown, a total of three spring elements 16 are mounted on the housing 15 of the valve 1, one of which in FIG. 1 is present in the cross-sectional view (left of the central axis M), the rest Both spring elements (only one of which can be seen in FIG. 1) lie in front of or behind this cross section. All three spring elements 16 are arranged equidistantly (ie equal radial distances) with respect to the central axis M and in a plane extending perpendicularly to the central axis M (about the central axis M In the direction of the control pressure space 14 of the first valve body 7 completely symmetrical with respect to the axial central axis M. Load is achieved. A symmetrical arrangement of these three spring elements 16 in total is shown in FIG.

本実施例において第2の弁体8はバルブプランジャ17により、または第3の弁体9はソケット要素18によって形成される。その際前記バルブプランジャ17はソケット要素18上に支承されたバネ19によって第1の弁体7(=薄膜プレート10および薄膜プレートシャフト11)の方向に予荷重され、他方ソケット要素18はハウジング15上に支承されたバネ20によって予荷重される。   In the present embodiment, the second valve body 8 is formed by a valve plunger 17 or the third valve body 9 is formed by a socket element 18. The valve plunger 17 is then preloaded in the direction of the first valve body 7 (= membrane plate 10 and membrane plate shaft 11) by the spring 19 supported on the socket element 18, while the socket element 18 is mounted on the housing 15. It is preloaded by a spring 20 supported on

図1に示された弁1の基本位置において弁1の軸方向に移動可能な3個の弁体7,8,9全てが同一方向に予荷重されるが、それぞれ対ごとに離間する。   In the basic position of the valve 1 shown in FIG. 1, all three valve bodies 7, 8, 9 movable in the axial direction of the valve 1 are preloaded in the same direction but spaced apart in pairs.

薄膜プレートシャフト11は第2の薄膜21と結合され、その第2の薄膜は薄膜プレートシャフト11を周回状に密封して包囲するとともに、第1の薄膜13と第2の薄膜21の間に存在していて排気接続部3に通じる(恒常的に排気される)排気空間22を動作接続部4に通じる動作圧力空間23から分離する。その際第2の薄膜21は同時に薄膜プレートシャフトを半径方向に支承するように作用することができる。弁1の基本位置において形成される薄膜プレートシャフト11の自由端部とバルブプランジャ17の間の距離のため、図1に示された弁状態において動作圧力空間23(従ってさらに動作接続部4に接続された気圧弁)が排気される。   The thin film plate shaft 11 is combined with the second thin film 21, and the second thin film seals and surrounds the thin film plate shaft 11 and exists between the first thin film 13 and the second thin film 21. It separates the exhaust space 22 leading to the exhaust connection 3 (constantly evacuated) from the operating pressure space 23 leading to the operating connection 4. The second membrane 21 can then simultaneously serve to radially support the membrane plate shaft. Due to the distance between the free end of the membrane plate shaft 11 formed in the basic position of the valve 1 and the valve plunger 17, the operating pressure space 23 in the valve state shown in FIG. Pressure valve) is exhausted.

バルブプランジャ17は薄膜プレートシャフト11を指向する上面にシール面24として作用するポリマー材料を有し、その上に薄膜プレートシャフト11の下縁部25が第1のシールシートを形成しながら接合することができる。この柔軟なシール面は、弁の調節に際して接触領域の近辺でポリマーの硬度に依存しながら極めて正確な比例式の微調整を可能にする。   The valve plunger 17 has a polymeric material acting as a sealing surface 24 on the top surface facing the membrane plate shaft 11, on which the lower edge 25 of the membrane plate shaft 11 joins while forming the first sealing sheet Can. This flexible sealing surface enables a very accurate proportional fine adjustment, depending on the hardness of the polymer in the vicinity of the contact area when adjusting the valve.

すなわち(制御圧力空間14内に存在する圧力を適宜に上昇させることによって)薄膜プレートシャフト11の下縁部25がバルブプランジャ17の上面24に気密に接合するまで第1の弁体7を摺動させると、薄膜プレートシャフト11の軸方向の中空部12によって形成された排気空間22と動作圧力空間23の間の接続が遮断され、その結果先行した動作圧力空間23の排気が終了する。   That is, by sliding the first valve body 7 until the lower edge 25 of the thin film plate shaft 11 is airtightly joined to the upper surface 24 of the valve plunger 17 (by appropriately increasing the pressure existing in the control pressure space 14) Then, the connection between the exhaust space 22 formed by the axial hollow portion 12 of the thin film plate shaft 11 and the operating pressure space 23 is cut off, and as a result, the exhausting of the preceding operating pressure space 23 is completed.

図示された本発明に係る比例弁1の実施例においてハウジングに固定されていて図1において下方を指向するシール縁部26によって第2のシールシートが形成され、前記シール縁部に対し第3の弁体9として機能するソケット要素18がバネ20によって予荷重され、その際ソケット要素側にも前記シール縁部26と共働作用して第2のシールシートを形成するポリマー材料製のシール面27が設けられる。第2のシールシートの下方に圧力供給用の接続部5と結合された圧力供給空間28が存在し、従ってその圧力供給空間28は、ソケット要素18の上面がシール縁部26に気密に接合する場合に動作圧力空間23から流体動作的に分離される。   In the embodiment of the proportional valve 1 according to the invention illustrated, a second sealing sheet is formed by the sealing edge 26 fixed to the housing and pointing downwards in FIG. 1 to the third sealing edge. A sealing surface 27 made of a polymeric material, in which the socket element 18 functioning as the valve body 9 is preloaded by the spring 20, with the socket element side also cooperating with the sealing edge 26 to form a second sealing sheet. Is provided. Below the second sealing sheet there is a pressure supply space 28 which is connected with the connection 5 for pressure supply, so that the pressure supply space 28 airtightly bonds the upper surface of the socket element 18 to the sealing edge 26 In some cases, it is fluidically isolated from the operating pressure space 23.

すなわち(パイロット弁2によって第1の弁体7を適宜に付勢することにより)第1の弁体7が第2の弁体8に接合しまた第2の弁体8が第3の弁体9に接合するまで前記第1の弁体7を摺動させた場合に初めて、制御圧力空間14内の制御圧力のさらなる上昇によって第3の弁体9(=ソケット要素18)が第2のシールシートから持ち上がることにつながり、その結果動作圧力空間23が流体動作的に圧力供給と結合される。なお、第3の弁体9の付勢の観点においてバルブプランジャ17とソケット要素18の間に硬質のストッパを形成することが好適である。   That is, the first valve body 7 is joined to the second valve body 8 (by appropriately biasing the first valve body 7 with the pilot valve 2), and the second valve body 8 is a third valve body Only when the first valve body 7 is slid until it is joined to 9 is the third valve body 9 (= socket element 18) a second seal by the further increase of the control pressure in the control pressure space 14 It leads to lifting off of the seat so that the operating pressure space 23 is fluidically coupled with the pressure supply. From the viewpoint of biasing of the third valve body 9, it is preferable to form a hard stopper between the valve plunger 17 and the socket element 18.

本発明に係る弁の極めて良好な制御特性は特に基本状態において形成される第1、第2、および第3の弁体7,8,9の間の距離のために達成されるものであり、その理由は、それによって弁の異なった流体動作状態が極めて良好に差別化可能であるとともに容易に制御可能になるためである。   The very good control properties of the valve according to the invention are achieved in particular because of the distance between the first, second and third valve bodies 7, 8 and 9 formed in the basic state, The reason is that it allows the different fluid operating states of the valve to be very well differentiated and easily controlled.

本発明に係る弁の制御は、(カスケード状の構成にもかかわらず)他方では極めて単純であることが理解される。そのため第1の弁体7上(例えば薄膜プレート縁部の領域内)に磁石要素29を設けることができ、従って適宜な位置センサ30を使用することによって第1の弁体7の軸方向の位置を正確に判定することができる。   It is understood that the control of the valve according to the invention is (on the other hand, in spite of the cascaded configuration) very simple. For this purpose, a magnet element 29 can be provided on the first valve body 7 (for example in the area of the membrane plate edge), so that by using a suitable position sensor 30, the axial position of the first valve body 7 Can be accurately determined.

3個の弁体7,8,9の純粋の機械的な連結のため、またシールシートの位置によって固定的に与えられる異なった弁状態の間の変位路程のため、(専ら)位置センサ30によって検出可能である第1の弁体7の(軸方向の)位置を使用して弁の制御を実行することができる。   Due to the purely mechanical connection of the three valve bodies 7, 8, 9 and also for the displacement path between the different valve states, which are fixedly given by the position of the sealing sheet, (only) by means of the position sensor 30 Control of the valve can be performed using the (axial) position of the first valve body 7 that is detectable.

さらに図1には付勢要素2として使用される気圧式のパイロット弁31が示されている。本実施例においてはそれを比例式の3/2ウェイバルブとして形成する。   Further shown in FIG. 1 is a pneumatic pilot valve 31 used as a biasing element 2. In this embodiment, it is formed as a proportional 3 / 2-way valve.

圧力入力33を設け、本実施例においてはそれに圧力調整器6から提供される空気圧が供給される。さらに、(場合によって弁1の排気接続部3と結合される)パイロット弁排気接続部32を設け、また弁1の制御圧力空間14と流体動作的に結合されるパイロット弁動作出力34を設ける。電気的に付勢可能であるとともにそれによって自由端部の領域で矢印Bの方向に旋回可能である圧電屈曲アクチュエータ35を使用して、パイロット弁動作出力34を選択的に排気(すなわち流体動作的にパイロット弁排気接続部32と結合する)するか、または部分的あるいは完全にパイロット弁31の圧力入力33上に存在する圧力と結合することができる。従ってパイロット弁31は、極めて高い制御品質と小さなエネルギー消費をもって、上述したように、制御圧力空間14内に存在する圧力を制御しながら本発明に係る弁1の第1の弁体7のための付勢要素として作用することができる。   A pressure input 33 is provided, which in the present example is supplied with the air pressure provided by the pressure regulator 6. In addition, a pilot valve exhaust connection 32 (possibly coupled with the exhaust connection 3 of the valve 1) is provided, and a pilot valve operating output 34 fluidly coupled to the control pressure space 14 of the valve 1 is provided. Pilot valve actuation output 34 is selectively vented (i.e., fluidically actuated) using a piezoelectric flex actuator 35 that is electrically energizable and thereby pivotable in the direction of arrow B in the area of the free end. Can be coupled to the pilot valve exhaust connection 32) or partially or completely coupled to the pressure present on the pressure input 33 of the pilot valve 31. The pilot valve 31 is thus for the first valve body 7 of the valve 1 according to the invention while controlling the pressure present in the control pressure space 14 as described above with very high control quality and low energy consumption. It can act as a biasing element.

Claims (18)

特に気圧式アクチュエータを付勢するための比例弁であって、その際弁(1)が付勢要素(2)と圧力空気供給接続用の圧力空気接続部(5)と動作接続部(4)と排気接続部(3)を備えてなる比例弁(1)であり、
相互に直列接続されていていずれも軸方向に動作可能な3個の弁体(7,8,9)、すなわち
− 付勢要素(2)によって付勢される第1の弁体(7)と、
− 前記第1の弁体(7)によって付勢される第2の弁体(8)と、
− 前記第2の弁体(8)によって付勢される第3の弁体(9)を弁(1)が備え、
その際比例弁(1)の基本状態において前記第1の弁体(7)を第2の弁体(8)からまた第2の弁体(8)は第3の弁体(9)から離間させるとともに弁(1)内において第1の弁体(7)と第2の弁体(8)の間で作用する第1のシールシート(25)と第3の弁体(9)とハウジング(15)の間で作用する第2のシールシート(26)を以下のような方式で形成および配置し、
すなわち第1の弁体(7)が変位した際に付勢要素(2)とそれがカスケード状に作用する第1、第2および第3の弁体(7,8,9)の軸方向の位置設定が変化することによって排気接続部(3)との結合を通じて動作接続部(4)を排気するか、圧力空気接続部(5)との結合を通じて動作接続部(4)に空気供給するか、または排気接続部(3)と圧力空気接続部(5)の両方からの動作接続部(4)の遮断を通じて動作接続部(4)上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得るように形成および配置してなる比例弁。
In particular a proportional valve for energizing a pneumatic actuator, wherein the valve (1) is a biasing element (2) and a pressure air connection (5) for pressure air supply connection and an operating connection (4) And a proportional valve (1) comprising an exhaust connection (3),
Three valve bodies (7, 8, 9) which are connected in series and which are all axially movable, ie-a first valve body (7) which is biased by a biasing element (2) ,
-A second valve body (8) biased by said first valve body (7);
The valve (1) comprises a third valve body (9) biased by said second valve body (8);
In the basic state of the proportional valve (1), the first valve body (7) is separated from the second valve body (8) and the second valve body (8) is separated from the third valve body (9). And the first seal sheet (25) and the third valve body (9) that act between the first valve body (7) and the second valve body (8) in the valve (1) and the housing ( 15) form and arrange the second seal sheet (26) acting between them in the following manner;
That is, when the first valve body (7) is displaced, the axial direction of the biasing element (2) and the first, second and third valve bodies (7, 8, 9) which act in cascade Whether to evacuate the working connection (4) through coupling with the exhaust connection (3) by changing the position setting or to supply air to the working connection (4) through coupling with the pressure air connection (5) Or different switching states for maintaining the pressure present on the working connection (4) through the disconnection of the working connection (4) from both the exhaust connection (3) and the pressure air connection (5) Proportional valve configured and arranged to be configurable.
付勢要素(2)が液圧式、気圧式、あるいは電気機械式の原理によって動作することを特徴とする請求項1記載の比例弁。   2. Proportional valve according to claim 1, characterized in that the biasing element (2) operates according to hydraulic, pneumatic or electromechanical principles. 制御圧力空間(14)を介して第1の弁体(7)と共働作用し好適には圧電屈曲アクチュエータ(35)を含んでなる気圧式のパイロット弁(31)として付勢要素(2)を形成することを特徴とする請求項1記載の比例弁。   Biasing element (2) as a pneumatic pilot valve (31) which cooperates with the first valve body (7) via the control pressure space (14) and preferably comprises a piezoelectric bending actuator (35) The proportional valve according to claim 1, wherein the proportional valve is formed. 軸方向に延在していてかつ軸方向の中空部(12)を有する薄膜プレートシャフト(11)を備えた薄膜プレート(10)によって第1の弁体(7)を形成し、その際前記薄膜プレート(10)をバネによって制御圧力空間(14)の方向に予荷重するとともに軸方向の位置を調節するために第1の薄膜(13)と連動結合させ、その薄膜の片面側に制御圧力空間(14)内に予設定された制御圧力を付加することを特徴とする請求項3記載の比例弁。   A first valve body (7) is formed by a thin film plate (10) provided with a thin film plate shaft (11) extending axially and having an axial hollow portion (12), wherein said thin film The plate (10) is spring-loaded in the direction of the control pressure space (14) and interlocked with the first membrane (13) to adjust the axial position, the control pressure space being on one side of the membrane The proportional valve according to claim 3, wherein a control pressure preset in (14) is applied. バネによって第1の弁体(7)を指向する方向に予荷重されたバルブプランジャ(17)によって第2の弁体(8)を形成し、そのバルブプランジャは前記第1の弁体(7)の軸方向の位置に従って薄膜プレートシャフト(11)から離間するかあるいは接合し、その際薄膜プレートシャフト(11)とバルブプランジャ(17)の間の接触面内に第1のシールシート(25)が形成されることを特徴とする請求項4記載の比例弁。   A second valve body (8) is formed by a valve plunger (17) preloaded in the direction towards the first valve body (7) by a spring, said valve plunger being said first valve body (7) Are separated or joined to the membrane plate shaft (11) according to the axial position of the first sealing sheet (25) in the contact surface between the membrane plate shaft (11) and the valve plunger (17) 5. A proportional valve according to claim 4, characterized in that it is formed. 第3の弁体(9)をソケット要素(18)によって形成し、そのソケット要素はバルブプランジャ(17)を指向する方向においてバネによって第2のシールシート(26)に対して予荷重されるとともにソケット要素(18)上に接合するバルブプランジャ(17)を軸方向に摺動させることによって前記第2のシールシート(26)から持ち上げることができることを特徴とする請求項4または5記載の比例弁。   The third valve body (9) is formed by the socket element (18), which is preloaded against the second sealing sheet (26) by the spring in the direction towards the valve plunger (17) Proportional valve according to claim 4 or 5, characterized in that it can be lifted from said second sealing sheet (26) by axially sliding a valve plunger (17) joined on a socket element (18). . 第1および/または第2のシールシートを形成するか、および/またはそれらと共働作用する表面(24,27)を、漏出率を調節するためにおよび/または制御特性を改善するためにポリマー材料から形成することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の比例弁。   Polymer to form a first and / or a second sealing sheet and / or to cooperate with them (24, 27) to adjust the rate of leakage and / or to improve the control properties A proportional valve according to any of the preceding claims, characterized in that it is formed from a material. 排気接続部(3)が弁(1)の恒常的に排気される排気空間(22)に接続し、その排気空間は薄膜プレートシャフト(11)がバルブプランジャ(17)に接合していない場合に薄膜プレートシャフト(11)の軸方向の中空部(12)を介して動作接続部(4)と流体動作的に結合され、また薄膜プレートシャフト(11)がバルブプランジャ(17)に気密に接合する場合は動作接続部(4)から流体動作的に切断されることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の比例弁。   The exhaust connection (3) is connected to the permanently evacuated exhaust space (22) of the valve (1), which is not connected to the membrane plunger (17). Fluidly coupled to the working connection (4) via the axial hollow (12) of the membrane plate shaft (11), and the membrane plate shaft (11) is airtightly joined to the valve plunger (17) 8. Proportional valve according to any of the claims 5 to 7, characterized in that the latter is hydraulically disconnected from the operating connection (4). 排気空間(22)を第1の薄膜(13)と第2の薄膜(21)によって仕切り、その際薄膜プレートシャフト(11)がそれの自由端部によって軸方向に第2の薄膜(21)を貫通することを特徴とする請求項8記載の比例弁。   The exhaust space (22) is partitioned by the first membrane (13) and the second membrane (21), wherein the membrane plate shaft (11) axially displaces the second membrane (21) by its free end. 9. A proportional valve as claimed in claim 8, characterized in that it penetrates. 弁(1)の動作接続部(4)と結合された動作圧力空間(23)を第2の薄膜(21)と第2のシールシートによって仕切り、その際薄膜プレート(10)、バルブプランジャ(17)、およびソケット要素(18)の位置状態に応じて前記動作圧力空間(23)が圧力空気接続部(5)あるいは排気接続部(3)と流体通流性に結合されるかまたは圧力空気接続部(5)および排気接続部(3)から遮断されることを特徴とする請求項9記載の比例弁。   The working pressure space (23) coupled with the working connection (4) of the valve (1) is partitioned by the second membrane (21) and the second sealing sheet, whereby the membrane plate (10), the valve plunger (17) And, depending on the position of the socket element (18), the operating pressure space (23) is coupled in fluid communication with the pressure air connection (5) or the exhaust connection (3) or a pressure air connection 10. Proportional valve according to claim 9, characterized in that it is disconnected from the part (5) and the exhaust connection (3). 薄膜プレート(10)および/またはソケット要素(18)を予荷重するバネ要素(16,20)がいずれも弁(1)のハウジング(15)上で支承されることを特徴とする請求項4ないし10のいずれかに記載の比例弁。   A spring element (16, 20) for preloading the membrane plate (10) and / or the socket element (18) is also supported on the housing (15) of the valve (1). Proportional valve according to any of 10. 薄膜プレート(10)の中央軸(M)に対していずれも等距離に配置されるとともにそれぞれ対ごとに等しい角度(α)ずつずらせて弁(1)のハウジング(15)上に支承された少なくとも3本のバネ要素(16)によって薄膜プレート(10)を予荷重することを特徴とする請求項11記載の比例弁。   At least all of the membrane plates (10) are at equal distances from the central axis (M) of the membrane plate (10) and supported on the housing (15) of the valve (1) at an equal angle (α). 12. Proportional valve according to claim 11, characterized in that the membrane plate (10) is preloaded by means of three spring elements (16). 薄膜プレート(10)が特に薄膜プレートシャフト(11)の領域内で第2の薄膜(21)と結合され、その際第2の薄膜(21)は軸方向に誘導される薄膜プレート(10)を半径方向で支承するよう作用することを特徴とする請求項9、または直接的あるいは間接的に請求項9に係るその他の請求項に記載の比例弁。   The thin film plate (10) is combined with the second thin film (21), in particular in the region of the thin film plate shaft (11), wherein the second thin film (21) is axially guided thin film plate (10) 10. Proportional valve according to claim 9, characterized in that it acts as a radial support, or directly or indirectly in another claim according to claim 9. バルブプランジャ(17)がソケット要素(18)上に支承されたバネ(19)によって薄膜プレートシャフト(11)の方向に予荷重されることを特徴とする請求項6、または直接的あるいは間接的に請求項6に係るその他の請求項に記載の比例弁。   7. Directly or indirectly, characterized in that the valve plunger (17) is preloaded in the direction of the membrane plate shaft (11) by means of a spring (19) supported on the socket element (18). Proportional valve according to the other claims of claim 6. 付勢されていない状態のバルブプランジャ(17)が第2のシールシートに接合するソケット要素(18)から所与の摺動距離分離間することを特徴とする請求項5、または直接的あるいは間接的に請求項5に係るその他の請求項に記載の比例弁。   6. Direct or indirect, characterized in that the valve plunger (17) in the unstressed state is separated by a given sliding distance from the socket element (18) joined to the second sealing sheet, or directly or indirectly Proportional valve according to any other claim related to claim 5. 薄膜プレート(10)、バルブプランジャ(17)、ソケット要素(18)を予荷重する各バネ要素(16,19,20)が互いに異なっていてかつ相互に調整されたバネ特性曲線をそれぞれ有することを特徴とする請求項6、または直接的あるいは間接的に請求項6に係るその他の請求項に記載の比例弁。   The individual spring elements (16, 19, 20) for preloading the membrane plate (10), the valve plunger (17) and the socket element (18) are different from one another and have mutually adjusted spring characteristic curves A proportional valve according to claim 6, which is characterized by the feature of the present invention, or another claim according to claim 6 directly or indirectly. ソケット要素(18)を予荷重するバネ要素(20)のバネ剛性がバルブプランジャ(17)を予荷重するバネ要素(19)のバネ剛性に比べて高くなり、またバルブプランジャ(17)を予荷重するバネ要素(19)のバネ剛性は薄膜プレート(10)を予荷重するバネ要素(16)のバネ剛性に比べて高くなることを特徴とする請求項16記載の比例弁。   The spring stiffness of the spring element (20) preloading the socket element (18) is higher than the spring stiffness of the spring element (19) preloading the valve plunger (17) and also preloading the valve plunger (17) 17. Proportional valve according to claim 16, characterized in that the spring stiffness of the spring element (19) is higher than that of the spring element (16) which preloads the membrane plate (10). 弁(1)がパイロット弁(31)の気圧入力(33)上に存在する圧力を調節するための圧力調整器(6)をさらに備えることを特徴とする請求項3、または直接的あるいは間接的に請求項3に係るその他の請求項に記載の比例弁。   4. A direct or indirect control valve according to claim 3, characterized in that the valve (1) further comprises a pressure regulator (6) for adjusting the pressure present on the pressure input (33) of the pilot valve (31). Proportional valve according to claim 3 of claim 3.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11608840B2 (en) * 2018-08-21 2023-03-21 Michael Yuan Piezoelectric ring bender servo valve assembly for aircraft flight control actuation and fuel control systems
CN110878779B (en) * 2019-11-28 2021-07-23 浙江万得凯流体设备科技股份有限公司 Pressure reducing valve
US11821535B2 (en) * 2020-12-18 2023-11-21 The Boeing Company Shape memory alloy control elements for hydraulic valves
DE102022110517B4 (en) 2022-04-29 2023-11-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybrid acting 3/2-way (solenoid) valve with one input and two outputs and thermal/heat management module with valve

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2645307A (en) * 1949-06-21 1953-07-14 Bendix Westinghouse Automotive Fluid pressure braking system
US2717003A (en) * 1950-04-21 1955-09-06 Chloride Electrical Storage Co Double beat or equilibrium valves
US2850330A (en) * 1956-09-21 1958-09-02 Bendix Westinghouse Automotive Fluid pressure brake mechanism
AT248269B (en) * 1963-10-10 1966-07-25 Bosch Gmbh Robert Two-line compressed air brakes for trailer vehicles, in particular in motor vehicle trains
US3390920A (en) * 1966-11-18 1968-07-02 Berg Mfg & Sales Co Dual appolication valve
US3575190A (en) * 1969-03-10 1971-04-20 Robertshaw Controls Co Pneumatic control system and pneumatic relay for the same or the like
US3654958A (en) * 1970-12-18 1972-04-11 Ross Operating Valve Co Sequence valve
US3836116A (en) * 1972-09-29 1974-09-17 Surgical Corp Self-energizing valve
DE3722306A1 (en) * 1987-07-06 1989-01-26 Graubremse Gmbh Relay valve which can be controlled by at least one circuit and can be used as a trailer control or trailer brake valve, especially for air brake systems on motor vehicles
DE19782256C2 (en) * 1997-02-06 2002-08-14 Smc Kk Pneumatic regulator
AT407432B (en) * 1998-03-18 2001-03-26 Hygrama Ag PIEZOELECTRIC VALVE
EP1146268A3 (en) * 2000-04-10 2003-01-02 MLS Lanny GmbH Actuator for a valve
CA2459088C (en) * 2004-02-27 2012-08-21 Dana Canada Corporation Leak-resistant solenoid valve
EP1832950A1 (en) * 2006-03-11 2007-09-12 FESTO AG & Co Control system for controlling the fluid operating pressure
DE102008028190A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 Abb Technology Ag Method for operating an electropneumatic valve
DE102012017713A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Fluidic actuator
DE102012017714A1 (en) 2012-09-07 2014-03-13 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Regulated proportional three-way valve unit
CN104534147B (en) * 2014-12-12 2016-09-07 泊头市盛丰自控阀门有限公司 Manual-operated emergent water supply low-power consumption electrically operated valve

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